Фамилия Улфимов — редкий случай в русском ономастиконе, и её происхождение не лежит на поверхности. В отличие от тысяч фамилий на -ов, образованных от крестильных имён (Иванов, Петров), основа Улфим- не имеет очевидного аналога в православных святцах. Это сразу наводит на мысль о заимствовании или местном диалектном слове.

Самый вероятный путь — от прозвища или имени Улфим, которое, в свою очередь, восходит к греческому имени Елевферий (свободный). В русской народной традиции это имя претерпело сильные фонетические изменения. Известны формы Олфим, Алфим, Ульфим — через замену начального Е на А, О или У и упрощение «елевф-» до «-лфим-». Таким образом, Улфимов — это «сын Улфима», то есть потомок человека, носившего народную форму имени Елевферий. Такие переделки греческих имён были обычны в крестьянской среде XVI–XVII веков, где полное церковное имя звучало слишком сложно.

Менее распространённая, но не исключённая версия — связь с финно-угорскими языками. В коми-пермяцком и удмуртском есть корни со значением «ветер» или «буря» (ср. коми «тöв» — ветер). В этом случае Улфим могло быть прозвищем быстрого, порывистого человека. Однако фамилия с таким корнем скорее получила бы суффикс -ин (Улфимин), а не -ов, что делает эту гипотезу слабее. Кроме того, суффикс -ов в русских фамилиях типичен для центральных и южных областей, а не для финно-угорского севера.

Особенность фамилии — её крайняя редкость. В дореволюционных справочниках она почти не встречается, в современных базах — единичные носители. Это говорит о том, что род мог быть небольшим, возможно, из однодворцев или крестьян одной-двух деревень. Географически фамилия могла закрепиться на стыке русских и финно-угорских земель — в Вятской, Пермской или Костромской губерниях, где имя Елевферий в форме Олфим (Улфим) бытовало вплоть до XIX века.